中國(guó)信通院張海懿：依托QIIA等產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟平臺(tái)，加快量子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展

12月25日消息（南山）12月22日，在“2024中國(guó)信通院ICT深度觀察報(bào)告會(huì)主論壇”期間，中國(guó)信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所所長(zhǎng)張海懿接受媒體采訪，分享了對(duì)量子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r的見(jiàn)解，以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定的進(jìn)展。

張海懿介紹，量子信息技術(shù)將引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革方向，是培育未來(lái)產(chǎn)業(yè)、構(gòu)建新質(zhì)生產(chǎn)力、推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展的重要方向之一。近年來(lái)，全球主要國(guó)家量子信息戰(zhàn)略布局進(jìn)一步加強(qiáng)，量子計(jì)算、量子通信、量子測(cè)量三大領(lǐng)域科研與技術(shù)創(chuàng)新持續(xù)活躍，應(yīng)用探索與產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育受到多方重視。

中國(guó)信通院近年來(lái)，每年公開(kāi)發(fā)布《量子信息技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研究報(bào)告》。本次會(huì)議同期發(fā)布本年度研究報(bào)告，針對(duì)量子信息領(lǐng)域總體發(fā)展現(xiàn)狀、熱點(diǎn)和趨勢(shì)等方面有更詳細(xì)的闡述，可供業(yè)界參考。

量子計(jì)算多路線并行，還在探索階段

當(dāng)前，在量子計(jì)算領(lǐng)域，超導(dǎo)、離子阱、光量子、中性原子、硅半導(dǎo)體、金剛石色心和拓?fù)涞绕叽笾饕夹g(shù)路線并行發(fā)展，現(xiàn)階段整體上依然處于中等規(guī)模含噪聲量子處理器階段，量子糾錯(cuò)已驗(yàn)證糾錯(cuò)盈虧平衡點(diǎn)，其中超導(dǎo)技術(shù)路線是有望率先實(shí)現(xiàn)量子糾錯(cuò)和突破殺手級(jí)應(yīng)用的“種子選手”之一，中性原子路線今年在多條技術(shù)路線競(jìng)爭(zhēng)中異軍突起，可控量子物理比特?cái)?shù)量已超1000，與超導(dǎo)路線并駕齊驅(qū)，有望成為一匹“黑馬”?？傮w來(lái)說(shuō)，量子處理器硬件性能水平，距離實(shí)現(xiàn)大規(guī)?？扇蒎e(cuò)通用量子計(jì)算還有很大差距，未來(lái)仍需業(yè)界長(zhǎng)期艱苦努力攻關(guān)。

近年來(lái)量子計(jì)算應(yīng)用探索廣泛開(kāi)展，但目前尚未在實(shí)用化問(wèn)題中展現(xiàn)出有現(xiàn)實(shí)意義的量子計(jì)算優(yōu)越性，仍處于原理性與可行性驗(yàn)證的探索階段。未來(lái)要實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算“殺手級(jí)”應(yīng)用，加快構(gòu)建國(guó)家級(jí)量子計(jì)算云平臺(tái)是提升探索能力和培育產(chǎn)業(yè)生態(tài)的重要途經(jīng)，基礎(chǔ)核心是進(jìn)一步提升量子處理器的硬件性能。以超導(dǎo)路線為例，在相干操控比特?cái)?shù)達(dá)數(shù)百位規(guī)模，邏輯門(mén)保真度達(dá)99.9%以上時(shí)，有望在運(yùn)算復(fù)雜度和精度要求不高的組合優(yōu)化等場(chǎng)景中率先實(shí)現(xiàn)落地。

量子通信還需探索、拓展應(yīng)用場(chǎng)景

量子通信領(lǐng)域主要關(guān)注的方向包括量子密鑰分發(fā)（QKD）、量子隱形傳態(tài)（QT）等，其他一些技術(shù)方案如量子安全直接通信（QSDC）等也在進(jìn)一步發(fā)展。

在產(chǎn)品及應(yīng)用方面，QKD基于量子態(tài)光信號(hào)傳輸和后處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)稱密鑰生成，具有理論協(xié)議安全性，已有商用化產(chǎn)品，目前進(jìn)入初步實(shí)用化階段。QT基于糾纏分發(fā)和貝爾態(tài)測(cè)量，實(shí)現(xiàn)量子態(tài)信息傳輸，是實(shí)現(xiàn)量子信息網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，處于科研探索階段，尚未實(shí)用化。

在新技術(shù)研究探索方面，近年來(lái)QKD新型協(xié)議系統(tǒng)研究和星地傳輸實(shí)驗(yàn)持續(xù)活躍，商用系統(tǒng)的工程化水平提升有限，而QT在糾纏制備、操控和存儲(chǔ)中繼等方面尚無(wú)重大突破。

在未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，基于QKD的量子保密通信應(yīng)用場(chǎng)景有限，需要進(jìn)一步提升產(chǎn)品性能指標(biāo)和工程化水平，探索和拓展有效應(yīng)用場(chǎng)景，才能破解產(chǎn)業(yè)發(fā)展困境，同時(shí)后量子加密（PQC）是值得關(guān)注的發(fā)展方向。另外，結(jié)合QT等技術(shù)的量子信息網(wǎng)絡(luò)（QIN）是未來(lái)融合發(fā)展演進(jìn)方向，已成為量子通信領(lǐng)域科研競(jìng)爭(zhēng)主賽道，歐美在量子通信領(lǐng)域重點(diǎn)布局推動(dòng)QIN的技術(shù)研究、原型驗(yàn)證和組網(wǎng)試驗(yàn)等工作，近年來(lái)取得多項(xiàng)重要進(jìn)展，我國(guó)需加快推動(dòng)相關(guān)技術(shù)研究探索。

量子測(cè)量應(yīng)用領(lǐng)域分散，需加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)推動(dòng)力

量子測(cè)量基于對(duì)微觀粒子系統(tǒng)的操控進(jìn)行傳感測(cè)量，在精度、靈敏度和穩(wěn)定性等方面帶來(lái)數(shù)量級(jí)提升，具有技術(shù)方向多元、應(yīng)用場(chǎng)景豐富、產(chǎn)業(yè)化前景明確的特點(diǎn)，相關(guān)技術(shù)方向包括用于新一代PNT（定位/導(dǎo)航/授時(shí)）的光學(xué)原子鐘、光學(xué)時(shí)頻傳輸、原子陀螺儀與重力儀，以及用于高靈敏度檢測(cè)與目標(biāo)識(shí)別的光量子雷達(dá)、磁場(chǎng)精密測(cè)量、物質(zhì)痕量檢測(cè)等。

從技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，量子時(shí)頻基準(zhǔn)、磁力計(jì)、重力儀等逐步從實(shí)驗(yàn)室走向商用化，部分方向?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品迭代；量子慣導(dǎo)和目標(biāo)識(shí)別等處于技術(shù)萌芽期，距離產(chǎn)品化較遠(yuǎn)。

從未來(lái)主要或潛在應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)看，國(guó)防軍工、航空航天、定位導(dǎo)航、地質(zhì)/資源勘測(cè)和生物醫(yī)療等眾多行業(yè)領(lǐng)域都將與量子測(cè)量技術(shù)相關(guān)。

從技術(shù)產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，量子測(cè)量技術(shù)整體處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)和原機(jī)型攻關(guān)階段，如何從走出實(shí)驗(yàn)室在工程化應(yīng)用場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)落地，樣機(jī)整體能力指標(biāo)如何滿足實(shí)際場(chǎng)景中全方位應(yīng)用需求，仍需進(jìn)一步探索和突破，同時(shí)量子測(cè)量應(yīng)用領(lǐng)域分散，單一領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)規(guī)模有限，產(chǎn)業(yè)推動(dòng)力有待加強(qiáng)。

中國(guó)信通院的量子信息相關(guān)工作進(jìn)展

張海懿介紹，中國(guó)信通院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所主要承擔(dān)量子信息領(lǐng)域的研究工作，始終秉持“國(guó)家高端專業(yè)智庫(kù)，產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展平臺(tái)”的發(fā)展定位，著力加強(qiáng)政府支撐、技術(shù)產(chǎn)業(yè)研究、標(biāo)準(zhǔn)制定、測(cè)試驗(yàn)證、產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育等多方面的工作。

在政府支撐方面，信通院長(zhǎng)期支撐工信部、網(wǎng)信辦、發(fā)改委、科技部、財(cái)政部等主管部門(mén)量子信息領(lǐng)域的技術(shù)咨詢與政策規(guī)劃并取得積極成效，同時(shí)支撐工信部通信科技委組建量子信息技術(shù)專家咨詢組。

在技術(shù)產(chǎn)業(yè)研究方面，近10年持續(xù)承擔(dān)量子計(jì)算、量子通信和量子測(cè)量技術(shù)產(chǎn)業(yè)研究課題，研判分析量子信息技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)、熱點(diǎn)問(wèn)題、應(yīng)用前景和產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑等。2018年起，連續(xù)發(fā)布《量子信息技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研究報(bào)告》白皮書(shū) 、《量子計(jì)算發(fā)展態(tài)勢(shì)研究報(bào)告》藍(lán)皮報(bào)告等研究成果，成為管理部門(mén)和業(yè)界重要參考。

在標(biāo)準(zhǔn)制定方面，在ITU-T推動(dòng)成立網(wǎng)絡(luò)量子信息技術(shù)焦點(diǎn)組（FG-QIT4N）和量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)組（JCA-QKDN），聯(lián)合牽頭制定國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)多項(xiàng)。國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)在TC578牽頭完成多項(xiàng)量子計(jì)算研究課題，牽頭制定量子計(jì)算云平臺(tái)等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，參與量子測(cè)量領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)研制；CCSA-ST7牽頭推動(dòng)量子通信標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，制定我國(guó)首個(gè)量子信息行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

在測(cè)試驗(yàn)證方面，在國(guó)內(nèi)率先構(gòu)建基于量子密鑰分發(fā)的量子保密通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)和產(chǎn)品檢測(cè)體系能力，組織完成我國(guó)首個(gè)多廠家量子保密通信系統(tǒng)選型驗(yàn)證測(cè)試，量子保密通信國(guó)家廣域一期工程技術(shù)驗(yàn)證，同步開(kāi)展量子直接通信、量子隨機(jī)數(shù)生成等新型技術(shù)驗(yàn)證研究與樣機(jī)產(chǎn)品測(cè)評(píng)。另外，布局開(kāi)展量子計(jì)算基準(zhǔn)測(cè)評(píng)體系研究，初步構(gòu)建量子計(jì)算云平臺(tái)功能性能測(cè)試驗(yàn)證能力，開(kāi)展多廠家量子計(jì)算云平臺(tái)能力分級(jí)與測(cè)評(píng)探索等。

在產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育方面，在工信部指導(dǎo)下，推動(dòng)成立量子信息網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（QIIA），加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研交流合作。持續(xù)開(kāi)展量子信息技術(shù)應(yīng)用案例征集、量子保密通信產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證測(cè)評(píng)、量子計(jì)算云平臺(tái)能力分級(jí)、量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)安全性評(píng)級(jí)等研究與活動(dòng) 。組織開(kāi)展第一屆量子信息技術(shù)與應(yīng)用創(chuàng)新大賽，組織開(kāi)展QIIA聯(lián)盟的開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室和先導(dǎo)示范中心兩類協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)等。

張海懿最后強(qiáng)調(diào)，我國(guó)高度重視量子信息領(lǐng)域發(fā)展，近年來(lái)取得一系列重要進(jìn)展，產(chǎn)學(xué)研協(xié)同和產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育等工作也逐步得到重視。為加快推進(jìn)我國(guó)量子信息領(lǐng)域持續(xù)發(fā)展，我認(rèn)為未來(lái)需要依托QIIA等產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟平臺(tái)，在加快關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、保障自主供給能力、加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同、推進(jìn)未來(lái)產(chǎn)業(yè)培育等方面，進(jìn)一步聚力加快發(fā)展，爭(zhēng)取取得更多技術(shù)、應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化成果。

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